L’objectif principal de cette thèse est d’étudier l’évolution des clusters. La littérature concernant les clusters s’est longuement intéressée aux raisons de leur existence ainsi qu’à la manière dont ils favorisent l’innovation, la productivité et la croissance. Nous étudions comment ces effets durent dans le temps, poursuivant l’objectif d’identifier les déterminants de la performance dynamique des clusters. Il s’agit, ainsi, d’expliquer pourquoi certains clusters déclinent tandis que d’autres continuent à fonctionner grâce à un renouveau constant. Cette thèse adopte une approche des clusters par les réseaux. Nous défendons l’idée que les structures de réseau hétérogènes des clusters démontrent des capacités différentes à s’associer ou à se dissocier des cycles industriels/technologiques au bon moment. Ainsi, nous identifions les propriétés de structure du réseau qui favorisent la performance dynamique des clusters ou la résilience des clusters. Nous appuyons nos développements théoriques sur des regards empiriques dans deux contextes bien différents. D’une part, nous étudions les structures des clusters de l’industrie de la téléphonie mobile en Europe. D’autre part, nous analysons la structure des relations entre les producteurs de fromage d’Aculco (Mexique). Le résultat principal de ce travail montre que la hiérarchie et la disassortativité des réseaux, ainsi que les interactions entre des réseaux de natures différentes (multiplexité), influencent la capacité des clusters à éviter les lock-in négatifs, conduisant à leur déclin, et favorisent le lock-out pour la survie du cluster, c’est-à-dire la prolongation de leur vie. / The main objective of this thesis is to study clusters’ evolution. The literature on clusters has widely studied why clusters exist and how they favor innovation, productivity and growth. Our concern is to study how these effects hold over time. Therefore, we aim at identifying the determinants of dynamic performance of clusters to explain why some clusters decline while others keep working by continuous renewal. To do so, this thesis approaches clusters from a network perspective. We contend that clusters with heterogeneous network structures exhibit different capacities to associate and dissociate cluster’s evolution and industrial/technological cycle at the right moment. Thus, we identify the properties of network structures that favor dynamic performance of clusters or cluster resilience. We support our theoretical developments with empirical insights in two different contexts. On the one hand, we study the structure of clusters in the European mobile phone industry. On the other hand, we analyze the structure of relations between cheese producers in Aculco (Mexico). The main result of this work is that network hierarchy, network disassortativity and the interplay between different networks (multiplexity) influence the capacity of clusters to avoid negative lock-in leading to cluster failure, and favor lock-out to enhance cluster continuation, i.e. extending the life of the cluster.

Il existe plusieurs façons de concevoir l’étude des différences métaboliques chez les microorganismes. On peut s’intéresser à des variations des capacités métaboliques des organismes. Derrière cette analyse se cache niveau d’étude à l’échelle la cellule qui permet d’avoir une vue d’ensemble des capacités de croissance de l’organisme dans différentes conditions. Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle stratégie de reconstruction de réseaux et de modèles du métabolisme à l’échelle globale. Cette stratégie s’applique à un nombre quelconque d’organismes à condition qu’ils soient de la même espèce et qu’il existe un réseau métabolique de référence de bonne qualité pour au moins l’un d’entre eux. Le point clé de cette stratégie repose sur l’utilisation et la propagation automatisée des connaissances déjà acquises sur les organismes étudiés. Nous avons appliqué cette stratégie pour reconstruire et étudier les réseaux métaboliques de 23 Escherichia coli et 6 Shigellas. Nous avons ensuite converti ces réseaux en modèles métaboliques pour explorer les capacités physiologiques des différentes souches. Nous avons comparé nos prédictions de croissance à des expériences de croissance ainsi qu’aux résultats du modèle de référence. Au final le travail réalisé propose une nouvelle stratégie de reconstruction de réseaux et de modèles du métabolisme à l’échelle de la cellule, qui permet d’étudier le lien entre l’évolution et les capacités métaboliques des organismes étudiés. / Metabolic differences in microorganisms can be focused on the variations in metabolic capacities. This analysis is at genome scale, and provides a global view of the organism’s growth capacities under various conditions. In this project, we propose a new strategy to reconstruct metabolic networks and models at genome scale. Our strategy can be applied to any number of organisms as long as they are members of the same species and a curated metabolic network for one of the strains of this species is already reconstructed. The keystone of the strategy is the automatic utilization and propagation of both specific knowledge of the species and general knowledge in metabolic databases. This strategy was applied, to study the metabolic network of 23 strains of Escherichia coli and 6 of Shigella. Next, we have converted these networks into metabolic models to explore the metabolic capacities of these organisms. We compared the growth predictions of the models to experimental growth observations and also to the reference model. Finally, the studies carried out for this thesis consist of a new strategy, which allows the reconstruction of metabolic networks and models at cell scale. The models give us the opportunity to study the link between evolution, genomes and metabolic capacities of these organisms.

Les non-tissés sont des matériaux dont la structure poreuse est difficilement qualifiable ce qui rend la compréhension de leurs propriétés hydrauliques complexe. Nous avons opté pour l'observation directe du phénomène physique par analyse d'images de la dynamique de l'ascension capillaire dans un non-tissé. Pour cela nous avons mis en place un banc de test à l'aide d'une caméra numérique et d'un éclairage bien adapté pour faire des essais sur les non-tissés. Les algorithmes que j'ai développés et déployés, permettent une extraction des informations nécessaires à la compréhension et à la simulation du phénomène de la montée capillaire dans le réseau poreux du non-tissé: -un algorithme permettant l'extraction des propriétés métriques et géométriques des pores contenus dans un échantillon. -un algorithme permettant l'extraction de la propriété hydraulique de l'échantillon en fonction du temps. Cette propriété dynamique correspond à une propriété fonctionnelle de choix pour ces matériaux destinés à l'hygiène industrielle et domestique. -un algorithme permettant la détermination des paramètres de structure les plus pertinents en se basant sur un modèle d'arbre de décision. -un algorithme permettant la détermination et la simulation du comportement dynamique d'un liquide très mouillant au sein du réseau poreux. Cette approche tire son originalité de l'importance qui a été accordé au modèle expérimental et aux règles tirées de ce dernier afin de construire la simulation. Dans ce travail, nous partons d'observations et de constatations expérimentales pour en déduire une description algorithmique fidèle à la réalité. L'approche est appuyée par des théories existantes. / Non-wowen are materials with a complicate porous structure. lndeed, the tangle of fibers and their consolidation, make the comprehension of their hydraulic properties complicated. After having explored three important tracks of research in this field, we chose the direct observation of the physical phenomenon by image analysis and especially the dynamics of the capil!ary rise in a non-woven material. For that, we set up a test bed using a digital camera and a well-adapted lighting to carry out tests on the non-woven materials. I developed and deployed algorithms, which allow an extraction of data in order to understand and simulate the capillary rise in the porous network ofthe non-woven material. These algorithms can be classified in the following way: -an algorithm for the extraction of metric and geometrical properties of pores contained in a non-woven sample.These data represent the structural parameters. -an algorithm which a!lows the extraction of the dynamic hydraulic property. This dynamic property corresponds to a functional property for these materials intended to be used for industrial and domestic hygiene, -an algorithm that determines the most relevant structural parameters based on a decision tree approach, -an algorithm allowing the determination and the simulation of a very wetting Iiquid's dynamic behaviour within the porous network. This approach draws its originality. from the importance attached to the, experimental model and the rules drawn from the Iatter in order.to build the simulation. ln this work, we start from experimental observatIons to deduce an algonthmlc descnptIon faithful to reality.The approach is supported by existing theones.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La situation, les problèmes et les nouvelles tendances liés aux réseaux de télécommunications font en sorte qu'il est nécessaire de revoir la façon de développer des systèmes distribués. On peut actuellement constater : qu'il y a une omniprésence des réseaux, que ces réseaux sont de plus en plus intelligents, que ceux-ci ont de la difficulté à suivre l'évolution des standards, qu'il y a une augmentation de la quantité d'information transmise, que les connexions en périphérie d'un réseau comme l'Internet sont limitées, etc. Des recherches récentes relatives au code mobile, sous la forme d'agents mobiles et de réseaux actifs, offrent de nouvelles possibilités intéressantes pour le développement des systèmes distribués. La fusion de ces deux secteurs de recherche est susceptible d'amener de nouveaux mécanismes pour construire des systèmes distribués plus adaptés à la situation actuelle des réseaux de télécommunications. Ce mémoire présente IBC-Go (Itinerary Based Computation and Go), un système d'agents mobiles, basé sur une approche itinéraire, qui intègre les technologies de réseau actif. Ce système permet le développement de systèmes distribués qui tiennent davantage compte de la situation, des problèmes et des nouvelles tendances d'aujourd'hui; comparativement aux systèmes traditionnels. Pour montrer les possibilités du système IBC-Go et pour démontrer les avantages amenés par le système IBC-Go, plus particulièrement de démontrer le fait que le dit système amène une diminution des besoins en communication entre le nœud d'origine et les autres nœuds; 3 scénarios mettant en application le système IBC-Go ont été présentés. La présentation de chacun de ces scénarios a également été accompagnée de résultats numériques qui ont permis de chiffrer les gains amenés par le système IBC-Go. La présentation des scénarios et des résultats numériques a permis de répondre l'objectif qui était de démontrer que le système développé est davantage en mesure de solutionner les problèmes soulevés dans la problématique que les systèmes actuels, et plus particulièrement de diminuer les besoins en communication entre le nœud d'origine et les autres nœuds. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Code mobile, agent mobile, agent itinérant, réseau actif, ANTS, IBC-Go.

Les réseaux de capteurs constituent un axe de recherche très fertile ces dernières années. Cette technique se développe dans différents domaines comme l'environnement, l'industrie, le commerce, la médecine, l'armée, etc. Les réseaux de capteurs sont difficiles à concevoir parce qu'ils sont fortement contraints en énergie et que tous les éléments ont potentiellement une influence sur la durée de vie du système. Nous proposons un outil permettant l'aide au bon paramétrage et aux choix de paramètres optimaux pour la stabilité des applications.Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à deux problématiques : une classification des paramètres pour un outil d'aide à la décision pour la configuration d'un réseau de capteurs et la seconde, un outil de test de conformité du système dans un environnement réel. Le document est divisé en deux parties où la première partie est un état de l'art de différents protocoles existants et la deuxième partie décrit notre contribution dans ces deux problématiques.Dans la première contribution, nous avons analysé l'impact de la couverture radio puis de la topologie sur les performances d'un réseau de capteurs. Nous étudions le taux de perte et le niveau d'énergie pour en déduire la stabilité d'une application. Puis nous avons proposé une étude menant à une classification pour notre outil d'aide à la décision. Notre classification est basée sur une étude de divers paramètres de la couche MAC, physique, protocole de routage, nombre de nœuds et type d'application.Dans la deuxième contribution, nous nous sommes focalisés sur une approche pragmatique permettant de tester la conformité d'un réseau de capteurs dans un environnement réel. Pour tester la conformité dans un environnement réel, nous proposons une architecture d'exécution de test sur un réseau de capteurs réel. Ceci dans un but d'assurer un niveau correct de conformité et la stabilité de celui-ci durant son fonctionnement. / Wireless sensor networks is one of the hotest research topic in the last few years. This technology can be applied for different fields such as environment, industry, trading, medicine, military etc. Wireless sensor networks are hard to conceive because they require a lot of energy and because each of its component may have an influence on the lifetime of the whole system. What we suggest is a tool allowing to choose the correct and optimal parameters for the reliability of the applications.In this thesis, we focused on two major problems : firstly, a classification of the parameters for a tool allowing to make decisions about the configuration of a wireless sensors network, and secondly, a tool testing the compliance of the system with a real environment. The document is divided into two parts : the first part states the different protocols that exist, and the second part describes our contributions to those topics.In the first contribution, we analyzed how influential the radio cover and the network topology are on the network performances. Then, we deduced from the study of the loss rate and of the level of energy, the reliability of the application. Next, we suggested a study leading to a classification for our decision making tool. For this classification, we studied various parameters related to the MAC layer, the Physical layer, the network layer, the application layer the number of nodes involved in the network.In the second contribution, we adopted a pragmatic approach so we could test the conformity of a wireless sensors network in a real environment. In order to test its conformity in a real environment, we suggested a structured test execution on a real wireless sensor network. This task has been suggested in order to check the conformance level of the network while it was working.

Ce travail présente le Contrôle en Temps Réel (CTR) des Réseaux d’Assainissement (RA) dans le cadre des villes intelligentes. Le CTR nécessite de comprendre le fonctionnement du RA et d'effectuer des simulations sur des évènements mesurés, prévus et synthétiques. Par conséquent, un système de Surveillance en Temps Réel (STR) a été installé sur le site expérimental, et combinée à un modèle de simulation. Une méthode d'auto-calage des modèles hydrauliques et un système de prévision des conditions aux limites, ont été développés. Visant à protéger les citoyens et d'atténuer les conséquences des inondations, le CTR est composé d'un système de prévision des inondations suivi d'une gestion dynamique. Le concept et les méthodes proposés ont été appliqués sur le campus de l'Université de Lille 1, au sein du projet SunRise. STR a été trouvé très utile pour comprendre le fonctionnement du RA et pour le calage du modèle de simulation. L'Algorithme Génétique suivi par Pattern Search ont formé une procédure d'auto-calage efficace. NARX Neural Network a été développé et validé pour la prévision des conditions aux limites. Une fois l’opération du RA est analysée, le CTR a été développé. NARX Neural Network a été trouvé capable de prévoir les inondations. Une gestion dynamique pour augmenter la capacité de rétention du réservoir, a été étudiée sur la base du calcul de la variation temporaire de l’ouverture d’une vanne, et les résultats ont été satisfaisants en utilisant l'Algorithme Génétique et l’Algorithme des Abeilles, comme méthodes d'optimisation. Une gestion qualitative a également été examinée et testée pour vérifier son potentiel dans la réduction des volumes d'inondation. / This work presents the Real Time Control (RTC) of Urban Drainage Systems (UDS) within smart cities. RTC requires to understand the UDS operation and to perform simulations on measured, forecasted and synthetic events. Therefore, a Real Time Monitoring system (RTM) was implemented on the experimental site, and combined to a simulation model. A model auto-calibration process and hydraulic boundary conditions forecast system were developed, in order to simulate the hydrologic-hydraulic response. Aiming to protect the citizens and mitigate flooding consequences, the RTC was composed of a flooding forecast system followed by a dynamic management strategy. The proposed concept and methodologies were applied and evaluated on the Lille 1 University Campus, within the SunRise project. RTM was found very helpful in understanding the system operation and calibrating the simulation model. Genetic Algorithm followed by Pattern Search formed an effective auto-calibration procedure for the simulation model. NARX Neural Network was developed and validated for forecasting hydraulic boundary conditions. Once understanding the UDS operations, the RTC was developed. NARX Neural Network was found capable to forecast flooding events. A dynamic management for increasing a tank retention capacity, was studied based on calculating a Valve State Schedule, and results were satisfying by using Genetic Algorithm and a modified form of Artificial Bee Colony, as optimization methods. A qualitative management was also proposed and tested for verifying its potential in reducing flooding volumes.

Dans cette thèse, nous avons abordé la problématique liée au diagnostic des systèmes contrôlés en réseau. L’approche de diagnostic proposée est basée sur les modèles dynamiques de la partie opérative et la partie de communication. Par le fait que les deux parties distinguées du système contrôlé en réseau, ont un fonctionnement différent, deux approches de diagnostic à base de modèle ont été élaborées et appliquées à un système de robotique.La première utilise le principe des observateurs stochastiques par rapport à la nature du système de communication, permettant de distinguer un défaut physique d’un retard induit, en estimant les états non mesurés. La seconde utilise le principe de redondance analytique, appliquée au système à contrôler, permettant de détecter et d’isoler des défauts capteurs et actionneurs, en comparant les mesures avec le modèle mathématique du système étudié. Les résultats expérimentaux réalisés sur un robot mobile miniature, contrôlé à distance ont permis de valider notre approche de diagnostic dans le cas d’un système de communication filaire en série (RS232).Une seconde contribution sur le diagnostic des systèmes contrôlés en réseau a été développée sur un robot manipulateur. Cette dernière consiste à détecter et localiser des défauts actionneur en utilisant le principe de redondance analytique, par contre, en lançant la procédure de diagnostic non pas sur le système réel, mais sur son simulateur virtuel connecté à lui à travers un réseau industriel. / In this thesis, we investigate the problem of diagnosis of Networked Control Systems (NCS). The main considered components of the NCS namely the network system and controlled system are completely decoupled according to their operation characteristics. The diagnosis proposed approach is based on the dynamical models of the controlled system and the network system.Two model based fault diagnosis approach are proposed and applied to telerobotics system. The first concerns a discrete and stochastic observer applied to the network system in order to detect and isolate system faults from delay fault on the network channel by estimating the non measured states. The second is based on the Analytical Redundancy Relations (ARR) allowing detecting and isolating the input and output system’ faults. Experimental results applied on a mobile robot system, show the performance and the validity of the proposed hybrid fault diagnosis approach.A second contribution on the fault diagnosis of Networked Control Systems are developed and applied to a manipulator 6 DOF robot. It consists to detect and isolate system faults by using the Analytical Redundancy Relations approach on a robot model based real-time simulator connected to the system through an industrial network.

L’étude des systèmes en réseau supports d’applications collaboratives, distribuées et interconnectées par un réseau repose sur l’identification des exigences de fonctionnement de l’application appelées Qualité de Contrôle (QdC), et sur l’évaluation des performances du réseau pour obtenir son niveau de Qualité de Service (QdS). « Cette thématique comporte d’importants verrous de nature fondamentale relevant du domaine de l'automatique, de la robotique, des capteurs, de la théorie de l’information, des réseaux. Par souci de simplification, les travaux sur les systèmes en réseau se repartissent selon deux approches: la première compense les perturbations générées par les communications au niveau de l’application (« control over network »). La seconde adapte les performances du réseau en fonction des besoins applicatifs (« control of network »). L’objectif de nos travaux de thèse est donc de proposer un environnement de modélisation intégré permettant de représenter le comportement des SCRs. Nous avons choisi les Réseaux de Petri de haut niveau qui possède un fort pouvoir d’expression, de formalisation et dont la modularité permet d’ajouter et/ou de faire évoluer les modèles qui sont développés dans ce travail. Dans un premier temps, nous avons proposé unmodèle Ethernet Commuté gérant des mécanismes d’ordonnancement. Le choix de ce réseau a été guidé par le fait qu’il est de plus en plus utilisé dans les SCRs. Ensuite, le modèle d’un SCR a été proposé, et modélisé par des Réseaux de Petri de haut de niveau, en intégrant au modèle Ethernet Commuté, l’environnement applicatif : Contrôleur, Process,.. Enfin, des stratégies pour commander le réseau de façon à adapter sa Qualité de Service en regard de la Qualité de Contrôle requise par l’application, ont été mises en oeuvre. Pour cela, des ordonnanceurs à priorité stricte et de type WRR sont utilisés. Les résultats de simulation montrent clairement que des dispositifs de compensation du réseau pour améliorer les performances du système de communication, permettent aussi d’améliorer les performances du système à commander. / The Networked Control Systems (NCS) used in collaborative, and distributed applications are based both on identification of application requirements named Quality of Control (QoC), and on performance evaluation of network to obtain the required Quality of Service (QoS). The pluridisciplinary aspect of NCS needs the knowledge of many domains such as information theory, robotics, sensors and networks. In general, two approaches are investigated in NCS: the first one deals with the compensation of the network perturbations by using control theory (control over network). The second one adapts the network performances according to the application needs (control of network). The objective of this thesis is to propose an integrated modelling environment to represent globally the NCS behaviour by using the High Level Petri Nets (HLPN) formalism. This work considers NCS based on switched Ethernet architectures. Such communication architecture is modelled with HLPN and is evaluated according to different scheduling mechanisms and traffic load. After that, NCS model based on HLPN is proposed. This model integrates the Ethernet switch model and applicative environment of NCS: controller, process… Finally, the strategies to control the network in order to adapt the QoS according to the QoC required by the application are proposed. These strategies are achieved using priority static and Weighted Round Robin policies. The obtained results show that the scheduling mechanisms enable to improve the performance of communication system and then to improve the application performances.

La taxation est l'une des activités principales de la livraison des services de télécommunications. C'est la machine de génération de revenus pour l'opérateur. Le concept de taxation a connu des évolutions pour s'adapter aux évolutions des réseaux, des services et applications, des médias et comportements des utilisateurs. Les réseaux convergent vers le tout-IP concrétisé par le paradigme de l'IMS, mettant ainsi la qualité de service au coeur des préoccupations des opérateurs. Les applications peuvent intégrer plusieurs services en même temps et sont livrées dans un contexte de session permettant de véhiculer plusieurs flux, contenus et médias en même temps. Les médias sont devenus de plus en plus riches avec la combinaison de la voix, du texte, de l'image et de la vidéo dans un même contenu livré à l'utilisateur. Le comportement des utilisateurs par rapport au produit de télécommunications a changé d'un moyen de communication de base à un outil d'information et de divertissement. Ceci rend la qualité d'expérience des applications un facteur de réussite des opérateurs et une taxation équitable est l'un des premiers paramètres à considérer afin d'améliorer l'expérience client.Ce travail consiste à adresser la complexité de la taxation des services de télécommunication d'une manière équitable, sans pénalisation pour l'utilisateur ni perte de revenu pour l'opérateur. Pour ce faire nous proposons une modélisation des applications multimédia complexes. Puis nous construisons la fonction de tarification qui est la fonction principale du module de taxation. Cette fonction permettra d'adresser la problématique de la taxation équitable dans le contexte du tout-IP. / Charging of services is one of the most important activities of service delivery in telecommunications. It is the revenue generator engine for operators. The concept of charging has evolved with the evolution of networks, applications, media types and end-user behaviors. Telecommunications networks have converged to All-IP with the introduction of IP Multimedia Subsystem. Hence, the Quality of Service has become a core concern of operators. Applications have become richer, including many services, contents and media types in a single session. A variety of content could be used by end-user, voice, data, text, image, and video. New content could be created with the combination of two or more basic content types. The behavior of end users in front of telecommunications services has evolved from a basic communication tool to information and entertainment tool. Consequently, the Quality of Experience is standing in the first stage to scale the success of one application. In this new context, a clear and fair charging is one of the first parameters to consider in Quality of Experience building. In our work, we will address the complexity of charging of new generation of telecommunications services. First, we propose a modeling of these new complex multimedia applications. Then, we construct the Rating Function which is the main module of charging. This function will address accurately the question of fair charging in All-IP context.